孵化机温度控制系统.docx

孵化机温度控制系统由于遗传学、营养学、畜牧工程学的深入研究，以及饲养 管理和综合防疫措施、鸡场和孵化场卫生的不断改善，近来 古化成绩已经达到很高水平，国际先进水平的入卵孵化率达 87%以上，可见孵化率要进一步提高的余地已经很小了孵化的该进主要围绕以下三个方面：一是提高蛋种质量， 二是创造更合适、更可靠的孵化环境，三是更深入研究孵化 过程中的生理学问题，并依靠调整相应的孵化条件再国外（主要是欧、美、日等国），随着 60 年代中期肉 用仔鸡的发展，大中型的孵化设备迅速，并向自动化、标准 化、配套化的方向发展最近十多年国外孵化技术革新的中 心环节是逐渐完善孵化器的安全可靠性和自动化程度，研制 改善孵化环境的设置和报警装置再国内，随着我国家禽业的迅速发展，孵化器生产也迅速 发展从 70 年代以前的小规模、传统孵化法，下出雏和旁出 雏立孵化器到80 年代初的中小型现代孵化器，发展到80 年 代末的大中型孵化器，近年来巷道型孵化器也研制出来，目 前国产孵化器的控制器多采用晶体管电路，感温元件为水银 电接点温度计，感湿元件为水银电接点温度计，均存在提高 控温，控湿精度和提高无故障使用时间的问题基与此，我 们开发研制了由电脑作为中心控制元件的温度控制系统，完 善孵化器的安全性、可靠性和自动化程度。

一、总体方案论证1 总体功能要求和技术指标1）温度目前，再我国关于家禽给温有两种主张，一种是提倡变温 孵化；一种是采用恒温孵化两种孵化给温方式，都可以获 得很高孵化率，为了便于操作，我们采用恒温孵化将鸡的 21天孵化期的孵化温度分为1〜19天，37.8°C:20〜21天， 37〜37.5C一般情况下，必须将孵化室温度保持在22〜 26C低于此温度，应当有暖气、热风或火炉等供暖如果 无条件提高室温，则应提高孵化温度0.5〜0.7C :高于此温 度，则应开窗或机械排风降温，如果降温效果不理想，考虑 降低孵化温度（0.2〜0.6C）误差要求土0.05C2） 湿度 鸡胚胎对环境相对湿度的适应温度要宽些一般定为40%〜 70%，立体孵化室1〜19天；50%〜60%；20〜21 天， 65%〜 75%误差要求土 3%3） 温度越限报警系统具有超温自动处理、超高温报警和应急 控制功能4） 自动翻蛋功能5） 低温报警并自动处理功能6） 湿度越限报警并自动处理功能7） 翻蛋数清零功能8） 孵化工艺参数的输入、存储和修改功能9） 系统故障报警功能10 ）定时打印报表11）显示要求：天数、小时、标准温度、温度、实测温度、 湿度、翻蛋次数等。

2、根据总体控制要求，拟订相应的实现措施1） 在测得环境温度与标准温度相比差值超过0.1C时，执行 加热/制冷，实现反馈控制2） 环境湿度超过设定值土 3%，进行加减湿度措施3） 超限报警：当温度超过0.2°C时声光报警，当温度超过 0.5°C时，电铃报警，同时切断加热电源4） 设定时间，每隔两小时自动翻蛋一次，翻蛋记录加一5） 传感器失灵报警：当若干次连续采样值温度不变时报警， 报警若干时间，则切断电源6） 每隔24 小时自动生成报表，并打印7） 设置应急键： 短时间不能排除故障，则切换另一简单电路，进行温度测控二、硬件系统设计1、 主机与主要器件的选择： 由于电脑市场的激烈竞争，电脑的价格一再下将降，以微机 作为控制中心的系统完全被广大用户接受，综合考虑（如字 长、运算速度、定时/计数器、接口、中断源等）主机选用 386 即可对外摸拟量（温度、湿度）采样，根据转换精度的要求本 系统采用12位ADC574完全能满足要求加热均风电机，根据功率要求可采用380W，750W，机内温 度差〈0.5C，风门电机和加湿电机要求不大可选用220W和 79W的即可机内温度〈0.5°C三、系统总体设计：大， A/D 转换送到微机中，微机把它同设定的温度进行比 较，在由微机给出控制量，然后将控制量送驱动电路， D/A1、转换后送驱动大功率运放，对温度控制箱进行控制，从而构 成实时闭环系统。

2 、‘温度检测模拟输入通道设计热电偶前级放大A/D转换热敏元件采用镍铬一鏮铜热电偶,电位计丿用于调零,即补偿一部分热电势，使之在室温下运算放大器的输出为5/40 室温摄氏度伏, 电位计用于调整运算放大器 LF356 的 增 益 , 使 温 度 为 40 摄 氏 度 时 运 放 的 输 出 为 5 伏 在 运 放的输出端的 B11 接一电压表用于指示温度的变化,运算放 大器的输出并送入计算机,经 D/A 转换变成数字量,再经标 度变换即可变成加热器的温度值C1+PDTA/D转换器采用12位逐次逼近式三态缓冲器A/D574A/D574是由两个大规模集成电路组成的,每一部分都设有模拟数字电路,分辨率为12位，转换时间15〜353、加热电路U S加 热 器 是 一 个 电 加 热 元 件 ,220V 交 流 电 在 开 关 ON/OFF 接 通 时 与 双 向 可 控 硅 串 联 ,双 向 可 控 硅 由 MOC3041 光 电 耦 合 可 控 硅 过 零 触 发 导 通 .MOC3041 光 电 耦 合 可 控 硅 由 TL494 控 制 器 输 出 的 PWM 控 制 .TL494 输 出 的 PWM 占 空 比由 D/A 送来的电压控制 ,此电压就是由计算机经 D/A 输 出的电压.各点信号波形如图所示。

D/A输出电压加热电路中采用 MOC3041 的目的有两个 :其一是实现 强电 与弱电 的隔离 ;其二是实现双向可控硅的过零触发,从 而 使 流 过 双 向 可 控 硅 的 电 流 波 形 为 正 弦 波 ,减 谐 波 4、 MOC3041 介绍 随着微处理器的广泛应用，研制与微处理器直接接口 的制器显得日益重要，目前实现微处理器与控制系统相连 接的控制器件中多数采用一些辅助电路，这些电路对微处 理器控制的可靠性、安全性、稳定,性都有一定的影响这 里介绍一种新型器件—光隔离/光偶合过零触发双向可控 硅驱动器 MOC3041 系列，以及它的同类产品 MOC3031 系列和 MOC3061 系列 这种光隔离过零双向可控硅驱动 器具有体积小、 功耗低、 无噪声等优点，在不增加任何辅 助电路的条件下可直接与微处理器的 PI0 接口 用于控制 固态继电器、 工业控制器、 电机、 螺管线圈等，具有较大 的输出能力，所以在微机控制的接口系统中有广泛的应用 价值MOC3041 系 列 光 隔 离 /光 耦 合 双 向 可 控 硅 驱 动 器 是 由 砷化镓二极管通过红外线发射耦合到单片硅探测器的光电 器件上，其硅探测器是由一个具有过零触发的双向可控 硅，其原理图如下。

检测器是一个复合单片集成电路，含有两个对红外发射很 敏感的反向并联的高压可控硅器件，其功能细象一个光敏 三端双向可控硅元件，每个可控硅的控制端和高速过零检 测 电 路 相 连 接 ， 这 就 保 证 了 当 砷 化 镓 二 极 管 LED 通 过 电 流，在交流电压越过零点附近时，检测器转换器状态（即 导通）这样不仅保证了低的噪声和低的浪涌电流流过负 载，也提高了检测电路的抗干扰能力MOC3041 系 列 的 主 要 性 能 指 标1.输入LED典型值最大值⑴反向漏电流0.05uA100uA⑵ 正 向 压 降1.3V1.5V2.输出检测器⑴ LED 截 止 时 漏 电 流2nA100nA⑵ LED 导 通 时 峰 值 电 压1.8V3V⑶ 破 坏 电 压400V3.耦合特性⑴LED触发电流 一MOC3041 15mAMOC3042 10mAMOC3043 5mA⑵ 隔离电压 7500V四、 应用电路 1、 基 本 驱 动 电 路光 隔 离 /光 耦 合 过 零 可 控 硅 驱 动 器 的 基 本 驱 动 电 路 如 下 图 （ 1） 可 知 ,当 加 到 砷 化 镓 极 管 LED 的 电 流 I=0 时 ,电 流电压加在功率可控硅和可控硅驱动的阳极和阴极之间, 若 在 二 极 管 LED 中 引 入 足 够 的 电 流 I, 则 可 控 硅 驱 动 器 处 于导通状态,向功率可控硅提供一个触发电流,使功率可控 硅导通。

功率可控硅一旦导通，其阳极和阴极之间的压降 到低于它的维持电流，迫使可控硅驱动器进入关断状态 由于可控硅驱动器中过零触发电路的作用，当电源电压降 至零伏附近时，过零触发电路产生一电流信号，如下图 （2）所示，这种情况每半个周期出现一次，所以可控硅 驱 动 器 的 实 际 工 作 周 期 是 很 短 的 ， 只 有 几 微 秒 若 I 仍 存 在，则功率可控硅在每半个周期内被重新触发一次，所以 功 率 可 控 硅 导 通 直 到 I=0 时 ， 由 可 控 硅 的 特 性 可 知 ， 这 时 功 率 可 控 硅 不 是 立 即 关 断 ， 而 是 当 电 源 电 压 到 0V 附 近，功率可控硅电流才为零，才被关断如下图的负载电流 波形2、 闸管调功方式晶闸管调功方式中，触发电路采用的是过零触发方式，晶闸管总在正选电压过零点触发导通这样负载上得到的电压为一正 弦波，电压每次过零时，晶闸管是否导通是可控的，因而这种方式避免了调压方式的缺点，且晶闸管导通功耗小，运行可靠调功方式输入电炉的平均功率为：nU2p n~R式中，P为输入电炉的功率；R为负载有效电阻；U为电网电 压； n 为允许导通的波头数，本设计把数字控制器的数字量输出 经 D/A 转换成模拟量电压，控制 TL494 输出的 PWM 的占空比， 从而控制晶闸管的导通时间，来改变电炉的输入功率，实现调功 方式。

N为设定的波头数当模拟量电压为零时，电炉的输入功率为零，若模拟量电压 达到设定值时，电炉的输入功率为满功率3、 I/O 接口电路实现A/D574负责采样温度信号， 将模拟量转化为数字量， 传给 PC 机 PC 机与给定温度值进行比较， 根据控制程序进行处 理， 然后将数字信号传给 D/A1210 ， D/A1210 再将数字量 转化为模拟量， 然后将模拟量即电压传送给 TL494 ， 控制 其 脉 冲 宽 度 通 过 A/D574 和 D/A1210 组 成 的 接 口 电 路 ， 使该系统实现了反馈控制4、 口 地址 译码 电路 该电路由数据比较器和开关及译码器组成 开关可进 行地址选择 可选择地址范围为 200H — 3F3H.为避免与其它口地址冲突，我们选地址在 280H — 28CH ， 对 应 地 址 线 为 ：A9A8A7A6A5A4101000经译码器后各芯片地址A3芯片地址0DAC1210280H_287H1ADC574288H_28fH5、 D/A 转换电 路该 电 路 由 DAC1210 和 LM356 等 组 成 ， 由 于 DAC1210 片 内 有 两 级 缓 冲 锁 存 电 路 ， 其 控 制 逻 辑 与 CPU 兼 容 ， 故 可 以 和 CPU 直 接 相 连 。

DAC1210 的 输 出 为 PC 机 输 出 的 值 ， 经 转 换 变 成 电 压 模 拟 量 ， 经 放 大 器 LM356 放 大 去 控 制 TL494 ，其地址范围为 280H —287H 电路图如下所示6、 A/D 转换 电路该 。